给“发烧”的地球“降温”

2021-08-11 08:15骆昌芹
农村青少年科学探究 2021年5期
关键词:反光镜伞面太阳光

○骆昌芹

地球“发烧”了

地球,是人类和几百万种生物赖以生存的乐园。然而,近百年来,它好像生病了,老是“发烧”:根据分布在世界各地的几千个温度计组成的测量网提供的数据,地球表面温度有逐年升高的趋势。

地球变暖使科学家们感到忐忑不安,因为这会给人类带来灾难。气温升高会加速欧、亚、美三大洲高山积雪和冰川的消融,使海洋水量增加。同时,海水的体积也会因受热膨胀而增大,这将导致海平面上升。在过去的100年里,世界海平面已经平均上升了10 厘米~15 厘米,如不采取措施,在未来的100年里,海平面有可能再上升65 厘米,这将使许多岛国从地球上消失。其中最令人担忧的是印度洋中部的岛国马尔代夫,它由1190 个岛屿组成,平均海拔高度不到1 米,有可能最先被汪洋大海吞没。荷兰、孟加拉国、埃及等大陆国家沿海大片低洼地带也将被海水淹没。这可能造成几千万人背井离乡,数千种生物遭灭绝之灾。

那么,好端端的地球为什么会“发烧”呢?科学家们经过“诊断”,普遍认为这很可能是人类活动造成的恶果。近百年来,世界工业化进程加快,煤炭、石油等矿物燃料的消耗量猛增,使排放到大气层中的二氧化碳逐年增加。二氧化碳有一个“怪脾气”:它允许可见光透过,却不准红外线穿行。而太阳光照到地球上来,其主要部分是可见光,但地面(包括海面)吸收它的能量之后,再辐射出来的却基本上是红外线。因此,二氧化碳浓度很高的大气层就好比一张塑料薄膜,太阳光透进来,地面的热量却不容易向空间散发,于是地球温度不断升高。这也就是人们通常所说的“温室效应”。

既然二氧化碳是造成地球“发烧”的元凶,那给地球治病的处方就应当是:尽量限制矿物燃料的使用,以减少二氧化碳的排放,同时保护和扩大能大量吸收二氧化碳的森林。不过,实现这一切需要全球合作,而且需要一个相当长的时期才能奏效。再说,在近期内,要想完全改变能源结构还不可能。因此,为使地球早日康复,科学家们还在千方百计寻求其他治疗方法。

海面“反光镜”

不久前,英国科学家提出一项能使地球降温的新方案。他们建议在地球表面或空间装设一些大镜子,使照射到地球上来的一部分太阳光反射回去,而不再被地面和海面吸收。当然,要使偌大的地球气温有所下降,镜子的面积必将大得惊人,制造与安装都是难题。但科学家们却胸有成竹,他们打算先在浩瀚无垠的海面上进行试验。

如果你到海上旅行,一定会观察到每一艘航船的船尾都拖着一条由白色浪花组成的、既宽又长的“大尾巴”。一艘万吨巨轮全速行驶时,溅起的“尾巴”可以宽达数百米,长达数千米。科学家们发现,这些白色浪花反射可见光的性能很好,假如能用某种方法,使这些浪花“凝固”起来,长时间不消失,那么这些“大尾巴”就成了一面面理想的“大镜子”。英国化学家已找到一种洗涤剂,能用来实现这一目的。它有点类似于洗衣粉,在水中受到搅动会产生大量白色泡沫,而且泡沫相当稳定,经久不散。这种洗涤剂不溶于水,密度又比水小,所以将它撒到海洋里,就会在海面上形成一层液膜,随波漂浮。如果有船从它上面驶过,产生的泡沫将非常稳定,能保持几个星期,甚至几个月;即使最后消失了,液膜依然存在,只要遇到航船,将再次产生稳定的泡沫。

海面“反光镜”能反射80%的太阳光,而普通的海面只能反射5%(其余95%都被海水吸收掉了)的太阳光。众所周知,地球上海洋面积辽阔,要占地球总面积的70%以上;而科学家们估计,全世界在海洋中航行的所有船只形成的“反光镜”,大约能覆盖海洋表面的5%~10%。因此,这种方法足以抵消二氧化碳引起的温室效应,使全球气温早日趋向正常。

空间“大阳伞”

盛夏,骄阳似火。在室外活动的人,如果戴一顶凉帽或者撑一把阳伞,就会感到凉快一些。随着航天科学技术的飞速发展,有人大胆设想:在浩瀚太空,给地球撑一把“大阳伞”,也能使地球表面变得凉快一些。

科学家认为,这种“大阳伞”可以装在人造卫星上。它在空间的最佳位置,应当处在日地连线上靠近地球150 万千米的地方,这一距离大约相当于月亮对地距离的4 倍,地球同步卫星对地距离的40 倍,而“伞”的面积至少需要450 万平方千米。这样,它就可以将辐射到地球上的太阳光中的3.5%遮蔽掉,从而使地球气温下降2.5℃。同时,它也能阻挡一部分对人体有害的太阳紫外线射到地球表面。

然而,要使这一设想变为现实却并非轻而易举。首先,偌大的伞面,即使采用每平方米仅重10 克的轻质材料制作,它的总重量也将达到4500 万吨。要将如此庞然大物送到太空中预定的地点,真是谈何容易。因此,必须设法减轻“伞”的重量。科学家们已经找到一种铝合金薄箔,它既轻盈又坚固,而且表面光亮如镜,反射太阳光的性能极佳,还能长期耐受宇宙射线的辐射,很适宜用来制作伞面。同时,为了便于发射,航天专家建议将伞面设计成折叠式,发送时折拢,进入轨道后再撑开。

为使“伞”的投影永远准确地落在地球上(但并非地球上的同一地点),载伞卫星的空间位置必须长期保持稳定。然而,由于月球的引力和太阳光对伞面的辐射压力,卫星势必会偏离预定的轨道。而一旦发生偏离,它就不能为地球遮阳降温了。为此,必须在地面设置相应的监控站,长年累月地对它进行监视,发现偏离,随时调整。如果空间“大阳伞”的设想能够成为现实,正在“发烧”的地球就有望早日恢复健康,温室效应给人类带来的灾难也就能减轻或者避免。

人类是地球的主人,当然十分关注地球的健康。随着科学技术的不断进步,地球一定会变得更美丽、更宜人、更生机勃勃,人类可以充满信心地去迎接光明的未来!

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